JP2009049261A - Mounting device and mounting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はたとえばマウント装置及びマウント方法に係り、特に、半導体の3次元実装におけるマウント装置及びマウント方法に関する。 The present invention relates to a mounting apparatus and a mounting method, for example, and more particularly to a mounting apparatus and a mounting method in three-dimensional mounting of a semiconductor.
半導体の3次元実装において、近年、集積度を上げる、一つのパッケージの中に複数の機能を収める、といった目的のためにチップを積層することが行われるようになってきている。従来のマウント技術においては、半導体チップ或いは電子部品をピックアップして、プリント基板などの所定位置に配置・接合するマウンターにおいて、ピックアップ及びリリースを行うには、先端に真空コレットを擁したノズルによる真空吸着のON/OFF動作によっている。すなわち真空吸着によって、チップを吸着し、所望位置まで移動させた後にそれをリリースすることでマウント動作を完了する、という方法によっていた。 In the three-dimensional mounting of semiconductors, in recent years, chips have been stacked for the purpose of increasing the degree of integration and storing a plurality of functions in one package. In the conventional mounting technology, in order to pick up and release in a mounter that picks up a semiconductor chip or electronic component and places and joins it at a predetermined position such as a printed circuit board, vacuum suction by a nozzle having a vacuum collet at the tip is performed. ON / OFF operation. That is, the chip is sucked by vacuum suction, moved to a desired position, and then released to complete the mounting operation.
しかしながら、昨今、先に述べたチップの積層化が相当に高度になり、これと共に、チップの積層数を増やすために、1枚当たりのチップ厚が益々薄くなってきている。数十ミクロン以下厚の、いわゆる極薄チップが開発現場の主流となりつつある。これに加え、たとえば加速度センサのチップなどは貫通部分を有するなど、チップ自体の多様化、多種化が進展している。 However, in recent years, the above-described stacking of chips has become considerably advanced. At the same time, in order to increase the number of chips stacked, the chip thickness per chip is becoming increasingly thinner. So-called ultra-thin chips with a thickness of several tens of microns or less are becoming the mainstream of development sites. In addition to this, diversification and diversification of chips themselves are progressing, for example, chips of acceleration sensors have through portions.
こうした動きに伴い、半導体製造装置、半導体製造等の技術分野においては、これまでにないタイプである、極薄厚の半導体チップや貫通部分を持つMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)チップなどをマウントする必要性が出てきた。前者の場合には、極薄であるがゆえに真空吸着法ではチップを破損したり、また膜応力によりチップ自体が反りを持っている場合には真空吸着が効かない恐れがあった。後者の場合についても、貫通部分を有するために真空吸着自体が使えないという問題があった。
このように、真空吸着を初めとする従来の半導体チップのマウント技術を、極薄タイプのチップに対して用いた場合には、チップの反りや破損といった、これまで通常のチップでは起こらなかったような新たな問題・課題が発生してしまい、ニーズの高い極薄チップの製造に対して支障となっているのが現状である。 In this way, when conventional semiconductor chip mounting technology such as vacuum suction is used for ultra-thin type chips, chip warping and breakage have not occurred so far with normal chips As a result, new problems and issues have arisen, which hinders the manufacture of ultra-thin chips with high needs.
そこで、真空吸着によってではなく、特許文献1のように、液滴の表面張力を利用して、チップのピックアップ及びリリースを行うという技術思想が生まれた。この場合、チップを持ち上げ(ピックアップし)、所定位置にもってきて、外す、という一連の動作において液滴を利用する。この際に、かかるチップでは積層がなされていることから当然に、1層のマウントで仮に1ミクロンのずれが発生したならば、たとえば16層の積層では最大16ミクロンのずれが生じてしまうことになる。
Therefore, the technical idea of picking up and releasing the chip using the surface tension of the liquid droplets was born as in
つまり、積層すればするほど、チップの薄膜化により真空吸着以外の方法(たとえば液滴利用によるマウント方法)の採用必要性が高まる一方で、積層の際の誤差を最小化することが必然性に求められることになる。この液滴利用の場合、チップの液滴接触面での平面(及び立面)位置的な精密度が求められる。ところが、先に挙げた従来文献を初め、液滴を用いてチップをマウントするという技術的思想は発想の域を出ていない。換言すれば、これら提示されているものは、寸法的精度の考察及び対策がなされていないため、たとえば半導体製造装置等の分野でチップを液滴を用いて実際にマウントすることは現実的にはアラインメントの点で困難といわざるを得なかった。 In other words, as the number of layers increases, the need for adopting a method other than vacuum adsorption (for example, a mounting method using droplets) increases as the chip becomes thinner, while minimizing errors in stacking is inevitably required. Will be. In the case of using this droplet, the precision of the plane (and elevation) position on the droplet contact surface of the chip is required. However, the technical idea of mounting a chip using droplets, including the above-mentioned conventional documents, has not come out of the idea. In other words, since the dimensional accuracy is not considered and countermeasures are taken in these presented items, it is practical to actually mount the chip using droplets in the field of semiconductor manufacturing equipment, for example. I had to say that it was difficult in terms of alignment.
換言すれば、液滴を利用して半導体チップをマウントする対象には、アラインメントの精度が数ミクロン単位で要求されるのにも拘らず、このアラインメントを半導体チップのマウントにおいてどう行うかについては現実的な対処が一切なされておらず、そのため半導体チップの液滴利用によるマウント技術は実用化されているとは言い難く、液滴という分子間力の一種を数十ミクロンの精度を要する実用的レベルで制御するには至っていないのが現状である。微小寸法レベルでの正確、精密なピックアップ及び/またはリリース動作が為されえなかったために、液滴利用による半導体チップのマウントというのは実用的なレベルではなかったものである。 In other words, the target of mounting a semiconductor chip using droplets is not realistic about how this alignment is performed in mounting a semiconductor chip, although alignment accuracy is required in units of several microns. Therefore, it is difficult to say that mounting technology using droplets of semiconductor chips has been put to practical use, and a kind of intermolecular force called droplets is a practical level that requires accuracy of several tens of microns. At present, it has not been possible to control with this. Since accurate and precise pick-up and / or release operations at a micro-dimension level could not be performed, mounting a semiconductor chip by using droplets was not a practical level.
本発明は、このような従来技術上の課題を解決するためになされたもので、極薄チップを複数積層するマウント過程において、チップの反りや破損を生ずることなくチップのピックアップ及び/またはリリースを行うことを可能とするマウント装置及びマウント方法を提供することを目的としたものである。 The present invention has been made to solve such a problem in the prior art, and in the mounting process in which a plurality of ultrathin chips are stacked, chip pickup and / or release can be performed without causing warping or damage of the chip. An object of the present invention is to provide a mounting apparatus and a mounting method that can be performed.
本発明は、より詳細には、極薄チップを複数層マウントする際に、精密なアラインメントを実現できるマウント装置及びマウント方法、実用的な精密レベルで半導体チップ等のピックアップ、マウント動作を可能とするマウント装置及びマウント方法を提供することを目的とする。 More specifically, the present invention enables a mounting apparatus and mounting method capable of achieving precise alignment when mounting ultra-thin chips in a plurality of layers, and enables pick-up and mounting operations of semiconductor chips and the like with a practical precision level. It is an object to provide a mounting apparatus and a mounting method.
上記の課題を解決するため、本発明に係るマウント装置は、同一直線状にはない少なくとも3点を含む所定位置に配置されたバンプを表面に有し、同一直線状にはない少なくとも3点(第1パターン)位置に配置されたパットを裏面に有するチップを積層するマウント装置において、搬送元位置に所在するマウント対象であるチップの裏面を第1の液滴によって吸着する第1の液滴吸着機構と、前記第1の液滴によって吸着されたチップを当該吸着状態を保持したまま前記搬送元位置から搬送先位置まで移動させる移動機構と、前記搬送先位置において、既積層済みチップの裏面に前記第1パターンに沿って配置されているパット上もしくはマウント場所上の前記第1パターンに沿って配置されたノズル上に第2の液滴を垂らす第2の液滴湧出機構と、マウント対象チップであって前記第1パターンと対応する第2パターンに沿ってバンプが表面に配置されるチップを、当該表面を下向きにして前記積層済みチップの裏面に向けて降下させて、対応するパットとバンプとが前記第2の液滴を介して該第2の液滴の表面張力が安定化する位置で保持する機構と、所望の積層数チップが積層された時点で前記第2の液滴を除去する除去機構とを具備して構成される。 In order to solve the above-described problems, the mounting device according to the present invention has bumps arranged on a surface including at least three points that are not in the same straight line on the surface, and at least three points that are not in the same straight line ( In a mounting apparatus for stacking chips having pads placed on the back surface at the first pattern) position, the first liquid droplet adsorption that adsorbs the back surface of the chip to be mounted located at the transfer source position with the first liquid droplets A mechanism for moving the chip adsorbed by the first droplet from the transport source position to the transport destination position while maintaining the suction state; and on the back surface of the already stacked chips at the transport destination position A second droplet spring that suspends a second droplet on a pad disposed along the first pattern or on a nozzle disposed along the first pattern on the mount location. The mechanism and the chip to be mounted which has the bumps arranged on the surface along the second pattern corresponding to the first pattern are lowered toward the back surface of the stacked chip with the surface facing down. A mechanism in which the corresponding pad and bump are held at a position where the surface tension of the second droplet is stabilized via the second droplet, and when the desired number of stacked chips is stacked, And a removing mechanism for removing two droplets.
ここで、「チップ」とは、半導体チップ或いは電子部品を含めた極めて小型かつ薄型の対象物たる小片をいい、特に数ミクロン以下厚の半導体チップを含むものをいう(以下同)。 Here, “chip” refers to a very small and thin object including a semiconductor chip or an electronic component, and particularly includes a semiconductor chip having a thickness of several microns or less (hereinafter the same).
また、「同一直線上にはない少なくとも3点」とは、かかる3点によって平面座標の2軸(必ずしも両者は互いに直交していなくともよい)を構成できるために十分な3点をいう。これにより、平面上の座標が定められることになり、位置制御が可能となる。 In addition, “at least three points that are not on the same straight line” means three points that are sufficient to form two axes of plane coordinates (they do not necessarily have to be orthogonal to each other). As a result, coordinates on the plane are determined, and position control is possible.
またさらに、「液滴に対する親液性」とは、かかる液滴と親和性を有する性質をいう。 Furthermore, “lyophilicity with respect to a droplet” refers to a property having affinity for such a droplet.
かかる構成を備える本発明によれば、小片(たとえば半導体チップ。以下同じ。)をマウント目的場所にマウントする際に、第2の液滴湧出機構から湧出された液滴上に小片が仮位置で載置されると、(好適には、小片下面に配置されたバンプがかかる液滴に対する親液性を有していることから、)この液滴にはその表面張力を最小化する方向に力が働く。このとき、このバンプは同一直線上にはない少なくとも3点を含む複数点が配置される第1パターンにしたがって配置されており、その素材と対をなす対象である(積層済小片の上面の)パット(或いは、第1層目のマウントの場合には、マウント位置におけるノズル)は第1パターンと対応する第2パターンにしたがって配置されているため、並行しない二つの軸によって液滴の表面張力の力の方向(及び座標)を特定することが可能である。換言すれば、第1のパターンと第2のパターンとを精密なレベルで予め形成しておくことで、第2の液滴に小片が載った際に働く表面張力の方向を平面座標的に制御することができる。これに加えて、かかる第2の液滴は複数存在するから、かかる第2の液滴によるチップの吸着力を当該液滴が単数の場合に比して増大させ、この力によってピックアップ用である第1の液滴の吸着力からマウント対象チップを剥ぎ取ることが容易化することとなる。 According to the present invention having such a configuration, when a small piece (for example, a semiconductor chip; the same applies hereinafter) is mounted on the mount destination place, the small piece is placed at a temporary position on the liquid droplet ejected from the second liquid droplet ejection mechanism. When placed, this drop is preferably forced in a direction that minimizes its surface tension (because the bumps located on the underside of the small piece have lyophilicity to such drop). Work. At this time, the bumps are arranged in accordance with a first pattern in which a plurality of points including at least three points that are not on the same straight line are arranged, and are to be paired with the material (on the upper surface of the stacked pieces). Since the pat (or the nozzle at the mounting position in the case of the mount of the first layer) is arranged according to the second pattern corresponding to the first pattern, the surface tension of the droplet is not affected by two non-parallel axes. It is possible to specify the direction (and coordinates) of the force. In other words, by first forming the first pattern and the second pattern at a precise level, the direction of the surface tension acting when a small piece is placed on the second droplet is controlled in a plane coordinate system. can do. In addition, since there are a plurality of such second droplets, the suction force of the chip by such second droplets is increased as compared to the case where the number of the droplets is single, and this force is used for pickup. It becomes easy to peel off the mount target chip from the adsorption force of the first droplet.
したがって、マウントの際の所望のアラインメント動作を精密に制御することができる。したがって、真空吸着によった場合には反りや破損の生ずるような極薄チップを対象としてピックアップ動作を行う場合においても、チップへの余分な応力を発生させることを防止し、チップの反りや破損を防ぎつつ、アラインメントを精密に行うことが可能となる。 Therefore, a desired alignment operation at the time of mounting can be precisely controlled. Therefore, even when picking up an extremely thin chip that is warped or damaged by vacuum suction, it prevents excessive stress from being generated on the chip, and warps or breaks the chip. It is possible to perform alignment precisely while preventing the above.
或いは本発明は、代替的に、同一直線状にはない少なくとも3点(第1パターン)位置に配置されたバンプを表面に有し、同一直線状にはない少なくとも3点であって前記第1パターンに対応する第2パターン位置に配置されたパットを裏面に有するマウント対象チップを積層するマウント装置において、搬送元位置に所在するマウント対象であるチップの表面を第1の液滴によって吸着する第1の液滴吸着機構と、前記第1の液滴によって吸着されたチップを当該吸着状態を保持したまま前記搬送元位置から搬送先位置まで移動させる移動機構と、前記搬送先位置において、既積層済みチップの表面に前記第1パターンに沿って配置されているバンプ上もしくはマウント場所上の前記第1パターンに沿って配置されたノズル上に第2の液滴を垂らす第2の液滴湧出機構と、マウント対象チップであって前記第2パターンに沿ってパットが裏面に配置されるチップを、裏面を下向きにして前記積層済みチップの表面に向けて降下させて、対応するバンプとパットとが前記第2の液滴を介して該第2の液滴の表面張力が安定化する位置で保持する機構と、所望の積層数チップが積層された時点で前記第2の液滴を除去する除去機構とを具備するような構成とすることもできる。 Alternatively, the present invention alternatively has bumps disposed on the surface at positions of at least three points (first pattern) that are not in the same straight line, and has at least three points that are not in the same straight line as the first. In a mounting apparatus for stacking mount target chips having pads on the back surface, which are arranged at second pattern positions corresponding to patterns, a first droplet that adsorbs the surface of a chip to be mounted located at a transfer source position with a first droplet. A droplet adsorbing mechanism, a moving mechanism for moving the chip adsorbed by the first droplet from the conveyance source position to the conveyance destination position while maintaining the adsorption state, Second droplets on the bumps arranged along the first pattern on the surface of the finished chip or on the nozzles arranged along the first pattern on the mounting location A second droplet squirting mechanism that hangs down, and a chip that is a mount target chip with a pad disposed on the back surface along the second pattern is lowered toward the surface of the stacked chip with the back surface facing downward A mechanism in which the corresponding bump and pad are held at a position where the surface tension of the second droplet is stabilized via the second droplet, and when the desired number of stacked chips is stacked, It is also possible to adopt a configuration including a removal mechanism for removing two droplets.
かかる構成を備える本発明によれば、小片をマウント目的場所にマウントする際に、第2の液滴湧出機構から湧出された液滴上に小片が仮位置で載置されると、(好適には、小片下面に配置されたパットがかかる液滴に対する親液性を有していることから、)この液滴にはその表面張力を最小化する方向に力が働く。このとき、このパットは同一直線上にはない少なくとも3点を含む複数点が配置される第2パターンにしたがって配置されており、その素材と対をなす対象である(積層済小片の上面の)バンプ(或いは、第1層目のマウントの場合には、マウント位置におけるノズル)は第2パターンと対応する第1パターンにしたがって配置されているため、並行しない二つの軸によって液滴の表面張力の力の方向(及び座標)を特定することが可能である。換言すれば、第1のパターンと第2のパターンとを精密なレベルで予め形成しておくことで、第2の液滴に小片が載った際に働く表面張力の方向を平面座標的に制御することができる。これに加えて、かかる第2の液滴は複数存在するから、かかる第2の液滴によるチップの吸着力を当該液滴が単数の場合に比して増大させ、この力によってピックアップ用である第1の液滴の吸着力からマウント対象チップを剥ぎ取ることが容易化することとなる。 According to the present invention having such a configuration, when the small piece is mounted on the mount target place, when the small piece is placed at the temporary position on the liquid droplet ejected from the second liquid droplet ejection mechanism (preferably Since the pad placed on the lower surface of the small piece is lyophilic with respect to such a droplet, a force acts on this droplet in a direction that minimizes its surface tension. At this time, this pad is arranged according to the second pattern in which a plurality of points including at least three points which are not on the same straight line are arranged, and is a target to be paired with the material (on the upper surface of the stacked pieces). Since the bumps (or nozzles at the mounting position in the case of the first layer mount) are arranged according to the first pattern corresponding to the second pattern, the surface tension of the liquid droplet is not affected by two parallel axes. It is possible to specify the direction (and coordinates) of the force. In other words, by first forming the first pattern and the second pattern at a precise level, the direction of the surface tension acting when a small piece is placed on the second droplet is controlled in a plane coordinate system. can do. In addition, since there are a plurality of such second droplets, the suction force of the chip by such second droplets is increased as compared to the case where the number of the droplets is single, and this force is used for pickup. It becomes easy to peel off the mount target chip from the adsorption force of the first droplet.
また、かかる構成を持たせた場合には、第2の液滴が仮に載置される場所は、表面的には凹状の底に当たるパットの上なので、第2の液滴はより安定的にパットと吸着することとなり、当初の目的である液滴の利用による正確なアラインメントを伴うマウントはより高確率で実現されることになる。 In addition, when such a configuration is provided, the place where the second droplet is temporarily placed is on the pad that hits the concave bottom surface, so that the second droplet is more stably putted. Therefore, the mount with accurate alignment by using droplets, which is the original purpose, will be realized with higher probability.
またこれらの場合、好適には、前記パット及び前記バンプは前記第2の液滴に対する親液性を有するように構成する。つまり、バンプ及びパットは少なくともその表面が、前記液滴の分子との親和性が高い分子構造を有するような構成とする。この「液滴の分子との親和性が高い分子構造」とは、バンプ及びパットに係る金属の当該液滴に対するいわゆる「濡れ性」が高いことをいう。このような構成とすることで、液滴に対する表面張力の制御はより強力かつ容易に行えることになる。 In these cases, it is preferable that the pad and the bump have lyophilicity with respect to the second droplet. That is, at least the surface of the bump and the pad is configured to have a molecular structure having high affinity with the molecules of the droplet. This “molecular structure having a high affinity with the molecules of the droplet” means that the so-called “wetting property” of the metal related to the bump and the pad with respect to the droplet is high. By adopting such a configuration, the control of the surface tension with respect to the droplet can be performed more powerfully and easily.
さらに、これらの場合、前記チップはその裏面に配置された前記パットの周囲に前記第2の液滴に対する撥液性を有するパッシベーション層をさらに具備するように構成しても良い。この「撥液性」とは、たとえばポリイミドなどに代表されるような、液滴に対する反「濡れ性」、すなわち反発性を有するもの、或いはその結晶粒が微細な針状の表面を持っていて液滴の粒子をはじく性質を持つものをいう。かかる構成を備えることで、液滴は撥液性素材(たとえばポリイミド)に反発しつつ、親液性のあるバンプもしくはパットに「濡れ」る挙動を示す。つまり、かかる小片は、その裏面のバンプもしくはパットが有するマウント用液滴(第2の液滴)に対する親液性及び当該撥液性素材の有するマウント用液滴(第2の液滴)に対する撥液性によって移動された後に、小片の位置が固定されるため、表面張力を通じて液滴を制御する動作はより正確、精密、効果的に行えることになる。 Further, in these cases, the chip may further include a passivation layer having liquid repellency to the second droplet around the pad disposed on the back surface thereof. This “liquid repellency” is, for example, an anti-wetting property to a droplet, as represented by polyimide or the like, that is, having a repulsive property, or a crystal grain having a fine needle-like surface. It has the property of repelling droplet particles. By providing such a configuration, the droplet exhibits a behavior of “wetting” on a lyophilic bump or pad while repelling a liquid repellent material (for example, polyimide). In other words, the small piece is lyophilic with respect to the mounting droplet (second droplet) possessed by the bump or pad on the back surface thereof and repellent with respect to the mounting droplet (second droplet) possessed by the liquid repellent material. Since the position of the small piece is fixed after being moved by the liquid property, the operation of controlling the droplet through the surface tension can be performed more accurately, precisely and effectively.
さらにこれらの場合、加熱装置、及び/もしくは、減圧装置をさらに備えるような構成としてもよい。このような装置を備えた場合、本発明は、液滴が加熱による蒸発によって、或いは減圧によって蒸発(或いは気化点を下げること)を促進することによって、マウント目的位置にて表面張力を解かれることになるので、目的のマウント動作が遅滞なく完了する。 Furthermore, in these cases, it may be configured to further include a heating device and / or a decompression device. In the case where such a device is provided, the present invention can release the surface tension at the mount target position by promoting the evaporation (or lowering the vaporization point) of the droplets by evaporation by heating or by decompression. Therefore, the desired mounting operation is completed without delay.
またさらに、これらの場合、前記マウント用である第2の液滴の表面張力の総和は前記ピックアップ用である第1の液滴の表面張力の総和よりも大きいように構成しても良い。かかる構成により、マウント用液滴の表面張力がピックアップ用液滴の表面張力を上回るので、ピックアップ用液滴の表面張力は切られることになり、よって、マウント動作を所望の位置にて完結させることが可能となる。 Furthermore, in these cases, the total surface tension of the second droplets for mounting may be larger than the total surface tension of the first droplets for pickup. With this configuration, the surface tension of the mounting droplet exceeds the surface tension of the pickup droplet, so that the surface tension of the pickup droplet is cut, thereby completing the mounting operation at a desired position. Is possible.
またさらに、これらの構成の場合、更に、前記第1の液滴に対してEWOD(Electrowetting on Dielectric)による制御を行うための互いに絶縁された2つの電極が前記第1の液滴吸着機構に設置され、及び/または、前記第2の液滴に対してEWOD(Electrowetting
on Dielectric)による制御を行うための互いに絶縁された2つの電極が前記バンプもしくはパット、或いはノズルに設置されるような構成としてもよい。
In addition, in the case of these configurations, two electrodes that are insulated from each other for controlling the first droplet by EWOD (Electrowetting on Dielectric) are installed in the first droplet adsorption mechanism. And / or EWOD (Electrowetting) for the second droplet
It may be configured such that two electrodes insulated from each other for performing control by on-dielectric) are installed on the bumps or pads or nozzles.
かかる構成を更に備えることにより、第1の液滴吸着機構が第1の液滴に対してEWOD(Electrowetting on Dielectric)を、及び/または、バンプもしくはパット、或いはノズルが第2の液滴に対してEWOD(Electrowetting
on Dielectric)をかけるので、これら液滴は電極間に印加される電位により濡れ性勾配が変化を受けるので、液滴の表面張力の制御を行うことができ、これにより、所望の位置での表面張力の解除等の動作がスムーズに達成される。
By further providing such a configuration, the first droplet adsorbing mechanism performs EWOD (Electrowetting on Dielectric) on the first droplet, and / or the bump or pad, or the nozzle on the second droplet. EWOD (Electrowetting
on Dielectric), these droplets undergo a change in wettability gradient due to the potential applied between the electrodes, so that the surface tension of the droplets can be controlled. Operations such as releasing tension can be achieved smoothly.
また、本発明に係るマウント方法は、同一直線状にはない少なくとも3点を含む所定位置に配置されたバンプを表面に有し、同一直線状にはない少なくとも3点(第1パターン)位置に配置されたパットを裏面に有するマウント対象チップを裏面を上にした状態で第1の液滴によって吸着させ、前記第1の液滴によって吸着された状態を保って前記マウント対象チップを搬送先位置まで移動させ、前記搬送先位置において裏面を上にして既に積層されている積層済チップの前記第1パターンに沿って配置されたパット上もしくはマウント場所上の前記第1パターンに沿って配置されたノズル上に第2の液滴を垂らし、前記搬送先位置近傍から前記マウント対象チップを前記積層済チップに向けて降下させ、前記第1パターンと対応する第2パターンに沿って配置される前記マウント対象チップの下面のバンプが前記第2の液滴に吸着すると当該降下を止め、前記第2の液滴の表面張力が安定化する位置で前記マウント対象チップを保持し、所望の積層数だけマウント対象チップが積層された時点で前記第2の液滴を除去することを特徴とする。 In addition, the mounting method according to the present invention has bumps arranged on a surface including at least three points that are not in the same straight line on the surface, and at least three points (first pattern) that are not in the same straight line. The mount target chip having the placed pad on the back surface is adsorbed by the first droplet with the back surface facing up, and the mount target chip is held in the state adsorbed by the first droplet while being transported to the transport destination position. And is arranged along the first pattern on the pad or the mounting place of the stacked chip that is already laminated with the back surface up at the transport destination position. A second droplet is dropped on the nozzle, the chip to be mounted is lowered toward the stacked chip from the vicinity of the transfer destination position, and the second pattern corresponding to the first pattern is dropped. When the bump on the lower surface of the mount target chip arranged along the screen is adsorbed by the second droplet, the lowering stops and the surface tension of the second droplet is stabilized. And the second droplet is removed when the mount target chips are stacked in a desired number of layers.
かかる構成を備える本発明によれば、小片をマウント目的場所にマウントする際に、マウント対象である小片の下面のバンプは同一直線上にはない少なくとも3点を含む複数点が配置される第2パターンに沿って形成・配置され、マウント先における第2の液滴が湧出される場所である積層済小片の上面のパットもしくは(1層目のマウントの場合には)ノズルは第2パターンに対応した配置を持つ第1パターンに沿って形成・配置されるため、液滴上に小片が仮位置で載置されると同時に、小片下面に配置されたバンプの有する液滴に対する親液性によって当該液滴にはその表面張力を最小化する方向に力が働く。したがって、平行しない平面座標位置を画し得る二軸によって液滴の表面張力の力の方向を特定することが可能となり、これにより、本来のマウント位置からずれた場所(仮位置)に仮載置されても、本来の場所にまで液滴の表面張力を利用して自動的に小片を移動させることが可能となる。 According to the present invention having such a configuration, when the small piece is mounted at the mount destination location, the bumps on the lower surface of the small piece to be mounted are arranged at a plurality of points including at least three points that are not on the same straight line. The pad on the upper surface of the stacked small piece, which is formed and arranged along the pattern, and where the second droplet at the mount point springs out, or the nozzle (in the case of the first mount) corresponds to the second pattern Since the small pieces are placed on the liquid droplets at the temporary position and at the same time, the bumps disposed on the lower surface of the small pieces have lyophilicity with respect to the liquid droplets. A force acts on the droplet in a direction that minimizes its surface tension. Therefore, it is possible to specify the direction of the surface tension force of the droplet by two axes that can define a plane coordinate position that is not parallel, thereby temporarily placing the liquid crystal in a place (temporary position) that is deviated from the original mount position. Even if it is done, it becomes possible to automatically move the small piece to the original position using the surface tension of the droplet.
この場合、代替的に、同一直線状にはない少なくとも3点(第1パターン)位置に配置されたバンプを表面に有し、同一直線状にはない少なくとも3点であって前記第1パターンに対応する第2パターン位置に配置されたパットを裏面に有するマウント対象チップを表面を上にした状態で第1の液滴によって吸着させ、前記第1の液滴によって吸着された状態を保って前記マウント対象チップを搬送先位置まで移動させ、前記搬送先位置において表面を上にして既に積層されている積層済チップの前記第1パターンに沿って配置されたバンプ上もしくはマウント場所上の前記第1パターンに沿って配置されたノズル上に第2の液滴を垂らし、前記搬送先位置近傍から前記マウント対象チップを前記積層済チップに向けて降下させ、前記第2パターンに沿って配置される前記マウント対象チップの下面のパットが前記第2の液滴に吸着すると当該降下を止め、前記第2の液滴の表面張力が安定化する位置で前記マウント対象チップを保持し、所望の積層数だけマウント対象チップが積層された時点で前記第2の液滴を除去するようにしてもよい。 In this case, alternatively, bumps arranged at positions of at least three points (first pattern) that are not in the same straight line are provided on the surface, and at least three points that are not in the same straight line are provided in the first pattern. A chip to be mounted having a pad arranged at the corresponding second pattern position on the back surface is adsorbed by the first droplet with the front side facing up, and the state in which the chip is adsorbed by the first droplet is maintained. The mount target chip is moved to the transfer destination position, and the first on the bump or the mount place of the stacked chip that is already stacked with the surface facing up at the transfer destination position. A second droplet is dropped on the nozzles arranged along the pattern, the mount target chip is lowered toward the stacked chip from the vicinity of the transfer destination position, and the second pattern is dropped. When the pad on the lower surface of the mount target chip arranged along the screen adsorbs to the second droplet, the descent is stopped and the mount target chip is at a position where the surface tension of the second droplet is stabilized. And the second droplet may be removed when the mount target chips are stacked in a desired number of layers.
かかる構成を持たせた場合には、第2の液滴が仮に載置される場所は、表面的には凹状の底に当たるパットの上なので、第2の液滴はより安定的にパットと吸着することとなり、当初の目的である液滴の利用による正確なアラインメントを伴うマウントはより高確率で実現されることになる。 In the case of having such a configuration, the place where the second droplet is temporarily placed is on the pad which hits the concave bottom surface, so that the second droplet is more stably adsorbed to the pad. As a result, the mount with accurate alignment by using droplets, which is the original purpose, will be realized with higher probability.
換言すれば、第1のパターンと第2のパターンとを精密なレベルで予め形成しておくことで、第2の液滴上に小片が載った際に働く表面張力の方向を平面座標的に制御することができる。これに加えて、かかる第2の液滴は複数存在するから、第2の液滴によるチップの吸着力を当該液滴が単数の場合に比して増大させ、この力によってピックアップ用である第1の液滴の吸着力からマウント対象チップを剥ぎ取ることが容易化することとなる。 In other words, by forming the first pattern and the second pattern in advance at a precise level, the direction of the surface tension acting when a small piece is placed on the second droplet is expressed in a plane coordinate. Can be controlled. In addition, since there are a plurality of such second droplets, the suction force of the chip by the second droplets is increased as compared to the case where the number of the droplets is single, and this force is used for pick-up. It becomes easy to peel off the mount target chip from the adsorption force of one droplet.
換言すれば、第2の液滴を用いてピックアップされ搬送機構によって移動された小片をマウント目的場所にマウントする際に、予め積層されている小片があればかかる小片の上面の複数のバンプもしくはパット上に、或いは代替的に予め積層されている小片がなければ複数のマウント面ノズル上に、湧出されたマウント用液滴(第2の液滴)上に小片が仮位置で載置されると、マウント対象である小片の下面のバンプもしくはパットは同一直線上にはない少なくとも3点を含む複数点が配置される第1パターンに沿って形成・配置され、マウント先である積層済チップのパットもしくはバンプ(積層されたものがない場合には、マウント面ノズル)は第1パターンに対応した配置を持つ第2パターンに沿って形成・配置されるため、マウント用液滴(第2の液滴)上に小片が仮位置で載置されると同時に、(好適には、小片下面に配置されたバンプもしくはパットの有するマウント用液滴に対する親液性によって)当該マウント用液滴にはその表面張力を最小化する方向に力が働く。したがって、平行しない平面座標位置を画し得る二軸によって第2の液滴の表面張力の力の方向を特定することが可能となり、これにより、本来のマウント位置からずれた場所(仮位置)に仮載置されても、本来の場所にまで液滴の表面張力を利用して自動的に小片を移動させることが可能となる。 In other words, when a small piece picked up using the second droplet and moved by the transport mechanism is mounted on the mount destination location, if there are small pieces stacked in advance, a plurality of bumps or pads on the upper surface of the small piece. If there are no pre-stacked small pieces on the top or alternatively, the small pieces are placed in a temporary position on the mounted mounting droplets (second droplets) on a plurality of mounting surface nozzles. The bump or pad on the lower surface of the small piece to be mounted is formed and arranged along the first pattern in which a plurality of points including at least three points that are not on the same straight line are arranged, and the pad of the stacked chip that is the mounting destination Alternatively, bumps (mounting surface nozzles when there are no stacked ones) are formed and arranged along the second pattern having an arrangement corresponding to the first pattern. At the same time that the small piece is placed on the droplet (second droplet) at the temporary position, preferably (depending on the lyophilicity with respect to the mounting droplet of the bump or pad disposed on the lower surface of the small piece) A force acts on the mounting droplet in a direction that minimizes its surface tension. Therefore, it is possible to specify the direction of the surface tension force of the second droplet by two axes that can define a plane coordinate position that is not parallel, and thus, in a place (temporary position) deviated from the original mount position. Even if temporarily placed, the small piece can be automatically moved to the original position by using the surface tension of the droplet.
換言すれば、第1のパターンと第2のパターンとを精密なレベルで予め形成しておくことで、マウント用液滴(第2の液滴)に小片が載った際に働く表面張力の方向を平面座標的に制御することができ、アラインメント精度を確保することが可能となる。これに加えて、かかるマウント用液滴は複数存在するから、マウント用液滴によるチップの吸着力を液滴が単数の場合に比して増大させ、この力によってピックアップ用液滴の吸着力からマウント対象チップを剥ぎ取ることが容易化することとなる。 In other words, by forming the first pattern and the second pattern in advance at a precise level, the direction of the surface tension acting when a small piece is placed on the mounting droplet (second droplet). Can be controlled in plane coordinates, and alignment accuracy can be ensured. In addition, since there are a plurality of such mounting droplets, the suction force of the chip by the mounting droplets is increased as compared to the case of a single droplet. It becomes easy to peel off the mount target chip.
このとき、好適には、マウント用液滴(第2の液滴)の表面張力の総和をピックアップ用液滴(第1の液滴)の表面張力の総和よりも大きなものとする(ような寸法、材料の組合せとする)、ピックアップ用液滴を加熱装置によって加熱蒸発させる、ピックアップ用液滴周囲を減圧するなどを適宜選択的にもしくは組み合わせて用いるように構成しても良い。このように構成された場合には、所望のマウント先のマウント用液滴の表面張力がピックアップ用液滴の表面張力に勝るため(或いはピックアップ用液滴の表面張力が霧散するため)に、ピックアップされていたチップはピックアップ用液滴からそぎ取られて所望のマウント先であるマウント用液滴部位においてリリースされることとなり、極薄チップのピックアップのみならずリリース動作も、チップの反りや破損を生ずることない上に、容易に行えることとなる。これにより、マウント目的位置でのマウント動作を安定的かつ確実に完了することができる。 At this time, preferably, the total surface tension of the mounting droplet (second droplet) is larger than the total surface tension of the pickup droplet (first droplet) (such dimensions). Or a combination of materials), the pickup droplets may be heated and evaporated by a heating device, or the surroundings of the pickup droplets may be depressurized appropriately or in combination. In the case of such a configuration, since the surface tension of the mounting droplet at the desired mounting destination is superior to the surface tension of the pickup droplet (or because the surface tension of the pickup droplet is scattered), the pickup The chip that has been removed is scraped from the pickup droplet and released at the mounting droplet site, which is the desired mounting destination. It does not occur and can be easily performed. Thereby, the mounting operation at the mounting target position can be completed stably and reliably.
したがって、ピックアップされた小片を所望位置まで搬送し、マウントする際の所望のアラインメント動作を精密に制御することができる。したがって、真空吸着によった場合には反りや破損の生ずるような極薄チップを対象としてピックアップ・マウント動作を行う場合においても、チップへの余分な応力を発生させることを防止し、チップの反りや破損を防ぎつつ、精密なアラインメントを伴ったマウント動作が可能となる。 Therefore, it is possible to precisely control a desired alignment operation when the picked-up piece is transported to a desired position and mounted. Therefore, even when performing pick-up and mount operations for ultra-thin chips that cause warping or breakage when vacuum suction is used, it is possible to prevent excessive stress from being applied to the chip and to prevent warping of the chip. It is possible to mount with precise alignment while preventing damage and damage.
また、これらの構成の場合、前記第1の液滴吸着機構に設置された互いに絶縁された2つの電極により前記第1の液滴に対してEWOD(Electrowetting on Dielectric)による制御が与えられ、及び/または、前記バンプもしくはパット、或いはノズルに設置される互いに絶縁された2つの電極により前記第2の液滴に対してEWOD(Electrowetting
on Dielectric)による制御が与えられるような構成とすることもできる。
Further, in these configurations, the first droplet is controlled by EWOD (Electrowetting on Dielectric) by two electrodes insulated from each other installed in the first droplet adsorption mechanism, and / Or EWOD (Electrowetting) for the second droplet by means of two electrodes which are installed on the bump or pad or nozzle and insulated from each other.
on Dielectric).
以上のように、本発明においては、小片のピックアップを、真空吸着ではなく、水その他の液体の表面張力を用いて行う。すなわち、ノズル表面に微小な液滴を作った後、小片に接触させて吸着させる。この後ピックアップされた状態の小片をマウント所望場所近傍(仮位置)にまで搬送・移動し、その仮位置でマウント先に係るノズルからの液滴にて小片の裏面を吸着させる。次に好ましくは、ピックアップに用いた液滴の吸着(表面張力)を解除させて小片裏面のみにマウント先における液滴(第2の液滴)からの吸着力のみが働くようにする。さらに、この裏面に液滴が接する対象であるバンプもしくはパットの材質を、かかる液滴との間で親液性を有するもの(たとえばメタル)とすることで、表面張力は、最小化される方向に一層強力に働くことになる。この際に、予め平面2軸による座標上にとられる少なくとも3点を持った第1パターン、第2パターンに沿って液滴及びその接点を配置することで、精密な平面的位置の制御を行うことが可能となる。 As described above, in the present invention, the picking up of the small piece is performed by using the surface tension of water or other liquid instead of vacuum suction. That is, after making a micro droplet on the nozzle surface, it is made to contact and adsorb | suck to a small piece. Thereafter, the picked-up small piece is transported / moved to the vicinity of the desired mounting position (temporary position), and the back surface of the small piece is adsorbed by droplets from the nozzle associated with the mount destination at the temporary position. Next, preferably, the adsorption (surface tension) of the droplet used for the pickup is released so that only the adsorption force from the droplet (second droplet) at the mount point acts only on the back surface of the small piece. Further, the material of the bump or pad, which is the target of contact with the droplet on the back surface, is made lyophilic with the droplet (for example, metal), so that the surface tension is minimized. Will work even more powerfully. At this time, a precise planar position control is performed by arranging the droplets and their contacts along the first pattern and the second pattern having at least three points previously taken on the coordinates of the two plane axes. It becomes possible.
この際に、かかるバンプもしくはパットとしてはたとえば、アルミニウム、金、銅等の金属を採用し、液滴(第1の液滴、第2の液滴)としては、これらのバンプもしくはパットが親液性をもつものを用いることにより、所望の効果を達成することが可能となる。また、これらの場合、このパットに隣接した位置に、かかる(マウント用)液滴に対する撥液性を有する素材、たとえばポリイミド、を(好適にはパット面より断面視凸状に)配置しておくことで、かかる液滴はこの撥液性素材を避けながらバンプと「濡れ」るような挙動(表面張力の働き)をするように制御することが可能となるため、上記の精密な位置制御はより確実、効率的に行えることとなる。 At this time, for example, a metal such as aluminum, gold, or copper is used as the bump or pad, and as the liquid droplet (first liquid droplet, second liquid droplet), these bump or pad is a lyophilic liquid. It is possible to achieve a desired effect by using a material having properties. In these cases, a material having liquid repellency for such (mounting) droplets, for example, polyimide (preferably convex in a sectional view from the pad surface) is disposed at a position adjacent to the pad. Therefore, it is possible to control such droplets to “wet” the bumps while avoiding this liquid-repellent material (the function of surface tension). It will be more reliable and efficient.
本発明においては、小片のピックアップ及びリリースを、真空吸着ではなく、水その他の液体の表面張力を用いて行うのみならず、小片のマウント動作について、マウントに係る液滴との間で親液性を有するバンプもしくはパットを予め平面上2軸による座標上にとられる少なくとも3点を持った第1パターン、第2パターンに沿って配置させることで、表面張力が最小化される方向に働くことを利用して動きを生じさせる。このとき、予めパターンを厳密に設定しておけば、精密な平面的位置に収束させるという制御を行うことが可能となる。したがって、小片についての液滴の表面張力を利用したマウントの際におけるアラインメントを精密に制御することが可能となるものである。 In the present invention, picking up and releasing a small piece is not only performed by vacuum adsorption but using the surface tension of water or other liquids, and the small piece mounting operation is lyophilic with a droplet related to the mount. By arranging bumps or pads having, along the first pattern and the second pattern having at least three points previously taken on the coordinates of two axes on the plane, the surface tension can be minimized. Use it to create movement. At this time, if the pattern is set strictly in advance, it is possible to control to converge to a precise planar position. Therefore, it is possible to precisely control the alignment at the time of mounting using the surface tension of the droplets of the small pieces.
以下、発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。 The best mode for carrying out the invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係るチップマウント装置の全体の概略構成を示した構成概念図である。同図には本発明の説明に必要な箇所のみを示しており、その他の事項については従来から公知である技術を採用している。なお同図では、チップ3の厚さを無視して表記しているが、チップ3は実際には極薄の厚さを有している。
FIG. 1 is a configuration conceptual diagram showing an overall schematic configuration of a chip mount apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, only the portions necessary for the description of the present invention are shown, and conventionally known techniques are adopted for other matters. In the figure, the thickness of the
同図に示すように、本発明のチップマウント装置1は、装置全体の動作を制御する全体制御部10と、製造対象であるチップ3のピックアップに関する諸々の機能を司り第1の液滴26を発生させる機構を包含するピックアップ装置20と、ピックアップされたチップ3をマウント目的箇所7にまで搬送する搬送機構40と、マウント先で液滴26を加熱蒸発させる加熱機構50と、液滴26の気化点を下げ蒸発を促進する減圧機構60と、マウント目的箇所7でチップ3を吸着させるのに用いる第2の液滴76を生成する第2液滴湧出機構70とを備えて構成される。
As shown in the figure, the
なお、第1の液滴26(及び、場合により、第2の液滴76)を(実質的に)除去するための機構である、加熱機構50及び減圧機構60については、必ずしもこれらを具備する必要はなく、これらのうちの一部のみを選択的に備える構成であっても、或いはこれらを備えない構成であっても、本願の目的とするところを達成することが可能である。
Note that the
チップ3は、図2(同図は、本願に係る半導体チップ3の構成の一例についての部分的断面を示した断面概念図である)にその一例が示されるように、その下面に、第2の液滴76に対する親液性を有する素材、たとえば金属によって形成される突起(パット)部32と、突起(パット)部32を取り囲むようにチップ3下面を覆うものであって、第2の液滴76に対する撥液性を有するパッシベーション部34とを備えて構成される。ここで、「親液性」とは、液滴に係る液体といわゆる「濡れる」性質を持つもの、当該液体との親和性を有する性質をいう。「撥液性」とは、この逆に、かかる液体をはじく性質をいう。分子レベルでは、液体分子とバンプ分子、パッシベーション分子との間で分子構造の組合せにより種々の組合せがあり、上記の金属とポリイミドの組合せ以外にも様々な可能性が考えられ、本発明はこれら総ての場合に適用することができる。
As shown in FIG. 2 (which is a conceptual cross-sectional view showing a partial cross section of an example of the configuration of the
突起(パット)部32の素材としては、好適には、アルミニウム、銅、金等の金属を用いるが、素材が分子レベルで液滴76の分子との親和性が高い分子構造を持つものがよい。パッシベーション部34は、好適には、ポリイミドなどの有機膜とし、或いは、結晶粒が微細な針状の表面を持っているもの、素材が液滴の粒子をはじくもの、素材が分子レベルで液滴分子との親和性が低い分子構造を持つもの、などがよい。パッシベーション部34は必須ではなく、パッシベーション部34を有しない構成であってもよい。
As a material for the protrusion (pad)
突起(パット)部32は、後述するように、平面上2座標軸を形成しうる、予めパターンニング(たとえば印刷)された位置である、少なくとも3箇所(本例では4箇所)に精密に配置・固定されている。この突起(パット)部32の配置位置パターンは、(後述する)第2液滴湧出機構70による第2の液滴の配置位置パターン(すなわち、積層済チップのバンプ73の配置パターン、或いは積層がまだ為されていないところにマウントする際には、マウント目的地にあるノズルの配置パターン:第2のパターン)と対応するものである。
As will be described later, the protrusions (pads) 32 are precisely arranged / positioned at least at three locations (four locations in this example), which are pre-patterned (for example, printed) positions that can form two coordinate axes on a plane. It is fixed. The arrangement position pattern of the protrusions (pads) 32 is a second liquid droplet arrangement position pattern (that is, an arrangement pattern of
全体制御部10は、装置全体の制御の他、ピックアップ装置20、搬送機構40、加熱機構50、減圧機構60、第2液滴湧出機構70の各機構・装置の詳細な動作制御及び動作タイミングの制御・管理等を、たとえば制御ソフトウェア或いは制御回路によって行う機能を有する部分であり、これはかかる機能を果たす回路、装置、ソフトウェア、ソフトウェアを搭載した記憶媒体等として実現される。
In addition to the overall control of the apparatus, the
先端にピックアップノズル20Aを具備するピックアップ装置20は、その内部もしくは近傍に第1の液滴生成機構22と第1の液滴懸垂機構24とを備えて構成される。第1の液滴生成機構22は、(図示しない)液体供給源から供給される水もしくは有機材その他の液体を微小な液滴として生成する機能を有する。この場合、液滴の種類はチップの吸着を行うのに十分な性能(半導体チップ3の表面との親液性/撥液性、安全性、操作容易性等)を有するものであればよく、種類を限定されるものではない。第1の液滴懸垂機構24は、第1の液滴生成機構22で生成された液滴26を先端部から懸垂させる機能を有する。またここでは、第1の液滴生成機構22及び/または第1の液滴懸垂機構24がピックアップ装置20に内包される例を示しているが、これらはその全部もしくは一部がピックアップ装置20の外部にあってもよい。また、ここでは、第1の液滴懸垂機構24(及びピックアップ装置20)が単数、すなわちピックアップ用の液滴26が単数の場合を例にとって示しているが、これらを複数備える構成であってもよい。
The
搬送機構40は、ピックアップ装置20によってピックアップされたチップ3を、液滴26の表面張力による吸着を維持したまま、所望のマウント先位置(本位置)もしくはその近傍(仮位置)にまで搬送する機能を有し、従来技術による(図示しない)アーム、ローラー、動力源等を備えて構成される。
The
加熱機構50は、チップ3のマウント先箇所7近傍に設置され、液滴26及び/又は液滴76を加熱によって蒸発させる機能を有する。
The
減圧機構60は、ピックアップ装置20先端及び/又は第2液滴湧出機構70の一定範囲を画し(図示しない)、この範囲を減圧する機能を有する。
The
第2液滴湧出機構70は、これに接続され第2の液滴を蔵するシリンジ72と当該シリンジ72からの液圧を受けて第2の液滴を湧出させる針74とを備えて構成される。第2液滴湧出機構70は、マウント目的箇所でチップ3(の下面)を吸着させるための第2の液滴76を生成し、針74の先端から第2の液滴76を湧出させる機能を有する。この第2の液滴76が湧出された直後は、チップ3が、その上面に当接する液滴26と、その下面に当接する液滴76とで挟まれ双方からの表面張力を受けている状態となる。
The second
次に、チップ3のマウントの際のアラインメントの精度を確保するための、突起(パット)部32の配置位置パターン、及び、第2液滴湧出機構70による第2の液滴の配置であるバンプ73(或いは積層チップがまだない場合には、マウント場所7におけるノズル72)の配置位置パターンについて説明する。図3は、突起(パット)部32の配置位置パターンである第1パターン、及び、第2液滴湧出機構70を介するバンプ73(或いは積層チップがまだない場合には、マウント場所7におけるノズル72)の配置位置パターンである第2パターンを概略的に示した説明図である。
Next, the arrangement position pattern of the protrusions (pads) 32 and the bumps that are the arrangement of the second droplets by the second
図3中、(a)〜(c)はチップ3の突起(パット)部32の配置位置パターンを説明するためのもの、(d)〜(f)はバンプ73の配置位置パターンを説明するためのもの、(g)及び(h)は第1パターンと第2パターンとが対応する点を説明するための図、(i)〜(k)はノズル72の配置位置パターンを説明するためのものである。(a)はチップ3の突起(パット)部32の配置位置パターン(第1パターン)の斜視図、(b)はA方向に見た底面図、(c)はA−A断面図である。(d)はバンプ73の配置位置パターン(第2パターン)の斜視図、(e)は平面図、(f)はB−B断面図である。(i)は第2液滴湧出機構70のノズル72の配置位置パターン(第2パターン)の斜視図、(j)は平面図、(k)はC−C断面図である。
3, (a) to (c) are for explaining the arrangement position pattern of the protrusions (pads) 32 of the
同図(a)〜(c)に示されるように、チップ3の突起(パット)部32(ただし、同図において、正確には、パッシベーション部34の比較的盛り上がりにより、パット部32は凹状にある)は、4箇所、すなわち32a,32b,32c,及び32dに配置される。この4箇所は、平面上の2座標軸、すなわちX軸およびY軸を形成しうる(つまり同一直線上にない)ように設定される。ここでは4点が矩形(長方形)を形成するような例を挙げているが、これに限定されることはなく、また、4点でなく、3点でも、或いは5点以上であってもよい。また、断面的に、突起(パット)部32はチップ3に埋め込まれていてもよいし、表面に貼着或いは固定されていてもよい。或いは、LSI等の回路配置上表面に現れるパットをもってこの役割を果たさせることもできる。またこれらの複数配置位置は、チップ3表面に予めパターンニング(たとえば印刷)されていてもよく、正確な位置に精密に配置・固定されている。なお、同図は、突起(パット)部32が複数個配置され、その周囲にパッシベーション部34を有している構成の場合を示しているが、かかるパッシベーション部34を有しない構成であってもよい。
As shown in FIGS. 4A to 4C, the protrusion (pad)
バンプ73の配置位置パターン(第2パターン)については、同図(d)〜(f)に示されるように、上記の突起(パット)部32の配置位置パターン(第1パターン)に対応するものである。具体的には、同図(g)及び(h)に示されるように、たとえば、XX軸、YY軸をそれぞれX軸、Y軸と重ね、突起(パット)部32の各位置(ここでは32a,32b,32c,及び32dの4箇所)である第1パターンに正確に重なる位置(ここでは73a,73b,73c,及び73dの4箇所)にバンプ73の配置位置が予め定められている。なおこれら第1パターン及び第2パターンは必ずしも重なる場合だけでなく、一定の比率で対応するようなものも含まれ、一対一関係を形成できるようなものであればよい。
As for the arrangement position pattern (second pattern) of the
或いは代替的に、積層済チップ3がマウント目的位置に存在しない場合、つまり1層目のチップのマウントの際には、第2の液滴の湧出場所として、バンプ73に換えて、第2液滴湧出機構70のノズル72を用いる。このノズル72の配置位置パターン(第2パターン)については、同図(i)〜(k)に示されるように、上記の突起(パット)部32の配置位置パターン(第1パターン)に対応するものである。具体的には、たとえば、X1軸、Y1軸をそれぞれX軸、Y軸と重ね、突起(パット)部32の各位置(ここでは32a,32b,32c,及び32dの4箇所)である第1パターンに正確に重なる位置或いは対応する位置にノズル72の配置位置が予め定められている(対応の様子については図示しない)。
Alternatively, when the
なお、上記では、平面的なアラインメントに焦点を当てた技術としているが、これに立面的補正、すなわち鉛直方向へのアラインメントを組み合わせてもよく、この場合の鉛直方向アラインメントについては既存の技術を用いるものでよい。 In the above, the technique focuses on planar alignment, but elevation correction, that is, alignment in the vertical direction, may be combined with this, and the existing technique is used for vertical alignment in this case. It may be used.
また、上記の構成に換えて、パッシベーション部34を有しない構成とすることもできる(図示しない)。しかしながら、好適には、たとえばアルミ、金、銅などの金属から構成されるチップ3の突起(パット)部32に隣接した位置に、たとえばポリイミドから構成されるパッシベーション部34を配設し、さらに、突起(パット)部32の素材はマウント用液滴76との間で親液性(親和性)を有するものとし、パッシベーション部34の素材はマウント用液滴76との間で撥液性(反親和性)を有するものとする。この構成によれば、マウント用液滴76に対しては、突起(パット)部32と吸着しようとする力とともに、パッシベーション部34から離れようとする力が働くので、液滴の表面張力を利用したアラインメントという本願の技術的思想は一層効率よく達成されることになる。
Moreover, it can also be set as the structure which does not have the
次に、このように構成されるチップマウント装置1の動作を説明する。
Next, the operation of the
図4は、チップマウント装置1の動作を説明するための概念図であって、チップのピックアップ前から、ピックアップ、アラインメント、マウント完了に至るまでの動作を時系列的に示した図である。なお、図4においては、チップ3が突起(パット)部32及びパッシベーション部34を裏面に有し、バンプ部73を表面に有した上で、逆さに、すなわち突起(パット)部32及びパッシベーション部34のある側を上にして積層してゆく場合の例を示しているが、バンプ部73を上に置く構成であってもよいのは言うまでもない。突起(パット)部32及びパッシベーション部34のある側を上にしてゆくのが好適であるが、これは、パッシベーション部34がパット部32より隆起していること、パット部32が親液性、パッシベーション部34が撥液性を有していること、が相俟って、第2の液滴76がパット部32により安定的に着座するためである。
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the operation of the
図4において、(a)〜(c)は主に積層済(マウント済)チップ3側での準備動作を、(d)はマウント対象チップのマウント直後であって、マウント対象チップのバンプ部73とマウント済チップの突起(パット)部32との第2の液滴76を介しての吸着開始段階を、(e)液滴76による突起(パット)部32の吸着直後から液滴76の表面張力によって移動された段階を、(f)はこうしてマウント対象チップが液滴76による表面張力が働いて正確な位置に安定し液滴76によってチップ同士が積層・吸着している状況において、新たなマウント対象チップをマウントするべく新たな第2の液滴76を湧出させている様子を、それぞれ模式的に示したものである。
4, (a) to (c) are mainly preparatory operations on the stacked (mounted)
まず、同図(a)には、マウント所望場所7上に、すでにマウントされたマウント済チップ3が、突起(パット)部32及びパッシベーション部34のある側を上にした状態で載置されている。したがって、下側面にはバンプ部73が設置されている状態である。次に、(b)に示されるように、この状態で、シリンジ72がその先端にある針74から第2の液滴76を湧出させるのに十分な位置(たとえば同図では略上部)に所在し或いは移動し、液滴76をパット部32上に湧出する。この湧出される液滴76の個数は、図3で説明したように、平面的には、第1パターンに沿ったものとなり、同図に挙げる例では4箇所である。
First, in FIG. 5A, the mounted
次に、同図(c)の状態で、マウント所望位置に液滴76が着座している状態のところに向かって、搬送機構40によって搬送元位置から移動されたマウント対象チップ3が降下される。具体的には、(図示しないマウント元位置で行ったように)第1の液滴26によってマウント対象チップ3が吸着されている状態を保持したまま、ピックアップ装置20が降下し、第2の液滴76の上面に十分に近い位置までピックアップノズル20Aが降下すると、この液滴26がチップ3に当接する(同図(d))。
Next, in the state of FIG. 5C, the
換言すれば、搬送機構40がマウント対象チップ3を降下させると、第2の液滴76がバンプ部73の下面に当接する。この際、第2の液滴76は4箇所設定してあるので、吸着力も当該液滴が単独の場合の略4倍の強度があることになる。したがって、第1の液滴26による吸着力に打ち勝ってバンプ部73を(したがってマウント対象チップ3を)マウント先側(すなわち下方)に剥ぎ取ることが可能となる。この場合、代替的に、第2の液滴76の表面張力が比較的大きな材質の液滴とする方法、加熱機構50によって第1の液滴26を加熱蒸発させてピックアップ用液滴26の吸着力を霧散させる方法、減圧機構60によって第1の液滴26の周囲一定範囲を減圧して第1の液滴26の蒸発を促進することでピックアップ用の吸着力を霧散させる方法、(図示しない)風力発生機構から風力を噴出させて液滴26をとばすことで吸着力を除去する方法等を、それぞれ代替的に、或いは組み合わせて用いても良く、これら総ての場合を本願発明は技術的思想として包摂するものである。
In other words, when the
或いは、これらに換えて、もしくはこれらとともに、(図示しない)第1の電極、第2の電極を、互いに絶縁を保ったままで、第1の液滴懸垂機構24に埋設させてもよいし、及び/または、(図示しない)第1の電極、第2の電極を、互いに絶縁を保ったままで、パット部32に(或いはパット部が下面の配置をとる場合にはバンプ部73に、もしくはマウント済チップがマウント所望場所7に存在しない場合にはノズル72に)埋設させてもよい。このような構成にすることで、互いに絶縁された2つの電極間に(図示しない)電圧印加機構によって電位を印加し、かかる電位によって第1の液滴、第2の液滴に対してEWOD(Electrowetting on Dielectric)による制御を与えるようにする。この制御によれば、各液滴の挙動を制御することができ、したがって、液滴の表面張力の増減、解除等を通じて、チップの精密なアラインメント、マウント動作が与えれることになる。
Alternatively, or in addition to these, a first electrode (not shown) and a second electrode (not shown) may be embedded in the first
次に、この当接と略同時に液滴26の表面張力による吸着力がマウント対象チップ3の裏面のバンプ部73に対して作用する結果、マウント対象チップ3は正確な位置にまで補正される(同図(e))。換言すれば、チップ3の(図示しない第1の液滴26による)ピックアップ吸着が解かれバンプ部73が第2の液滴76によってのみ吸着されている状態になると、略瞬間的に、液滴76の表面張力が作用する。すなわち、当該液滴76に対するバンプ部73の表面の親液性も相俟って、かかる表面張力が最小化する方向に力が作用してバンプ部73が瞬間的に移動されるから、チップ3も移動される(同図(e))。これによって液滴76の表面張力によってマウントの正確な位置にまで移動せしむることが可能となる。
Next, as a result of the adsorption force due to the surface tension of the
なお、この場合、図4とは上下を逆にし、バンプ部73のある面を上面として上記の動作を行っても良い。この場合には、マウント対象チップ3を降下させて第2の液滴76に吸着する段階(同図(d)の直前)で、マウント済チップ3の上面バンプ部73の上に湧出されている第2の液滴76は、これに対する撥液性を有するパッシベーション部34を避けるとともに、親液性を有するパット部32に吸着しようとする力がより働くことになる。つまり。マウント用液滴76に対しては、パット部32と吸着しようとする力とともに、パッシベーション部34から離れようとする力が働くので、液滴の表面張力を利用したアラインメントという本願の技術的思想は一層効率よく達成されることになる。
In this case, the above operation may be performed with the surface having the
次に図4(f)において、こうして精密な位置にまで移動されたバンプ部73、したがってチップ3の位置が仮に固定されて、この固定状態で、次のマウント対象チップが用意され、同図(c)〜(e)の動作を所望のチップ枚数分行う。こうして所望枚数チップが積層されたら、上述した方法により第2の液滴を除去する(図示しない)。
Next, in FIG. 4F, the
上記のアラインメントの精密な制御について補足説明する。図5は、本実施形態に係るチップ3のマウントの際のアラインメントの精密制御を行うための、液滴マウント・配置位置に係る第1パターン及び第2パターンを合致させる概念を示した平面図である。同図に示されるように、パターンニングにより正確に2軸で位置決めされた突起(パット)部32の配置パターンである第1パターン(図3の(a)及び(b))と、第1パターンに対応させて定めたバンプ部73(もしくはノズル72)の配置パターンである第2パターン(図3の(d)及び(e)、或いは(i)及び(j))とが合致するようにすることで、かかる位置において液滴76の表面張力が最小化するような位置とすればよい。これにより、図5に示す仮想位置決め線に向かって液滴とパット部32との親液性(パッシベーション部34を有する場合には、パット部32の親液性及びパッシベーション部34の撥液性)による表面張力が作用することとなり、(代替的に、バンプ部73が下面に配置されるときには、バンプ部73の親液性が作用することとなり、)これにより、精密なアラインメントが実現される。
A supplementary explanation will be given of the precise control of the above alignment. FIG. 5 is a plan view showing the concept of matching the first pattern and the second pattern related to the droplet mount / position for precise control of the alignment when mounting the
図6は、このアラインメント調整の様子を断面的に説明するための断面概念図である。ここでは、チップ3が複数個配置された突起(パット)部32を有し、これを取り囲むパッシベーション部34を有していない構成の場合(同図(a)〜(c))を示している。同図において、(a)〜(c)は主にピックアップ動作前段階((a)はチップ3の突起(パット)部32の配置位置パターン(第1パターン)の斜視図、(b)はA方向に見た底面図、(c)はA−A断面図である)を、(d−1)はチップ3のピックアップ直後であって第1の液滴26による吸着段階を、(d−2)はこのピックアップ吸着を保ったまま搬送機構40がマウント所望位置近傍の既にマウント済チップが積層されている箇所に向けて対象チップ3を降下させている段階を、(e)は(d−2)中の点線円周によって囲まれる突起(パット)部32周辺範囲を拡大した部分に係るマウント先での液滴76による吸着直前段階を、(f)は液滴76による突起(パット)部32の吸着直後から液滴76の表面張力によって移動された段階を、(g)は突起(パット)部32が液滴76の表面張力によって移動され、(図示しない)これら所望数だけチップが積層された後何らかの手段により液滴76の表面張力が取り除かれて、突起(パット)部32ひいてはチップ3が目的のマウント位置に積層して安定配置された段階を、それぞれ示すものである(ただし、(g)では、多層のうち2層のみを示す)。
FIG. 6 is a conceptual cross-sectional view for explaining the alignment adjustment in a cross-sectional manner. Here, a case is shown in which the
まず、同図(a)〜(c)の状態で(マウント元位置で)待機されているチップ3に向けて、ピックアップ装置20が降下し、チップ3の上面に十分に近い位置までピックアップノズル20Aが降下すると、ピックアップノズル20Aから液滴26が湧出・懸垂され、この液滴26がチップ3に当接すると、液滴26の表面張力によって吸着力がチップ3上面に作用する結果、チップ3はピックアップされる(同図(d−1))。以下の図6についての説明は、同図(d−2)中の点線円周で囲まれた部分をその主な対象とする。
First, the
次に、かかるピックアップされた状態を維持した状態で、搬送機構40がピックアップ装置20(及びこの先端に吸着されたチップ3)をマウント所望位置或いはその近傍にまで搬送・移動する(図示しない)。具体的には、チップ3の吸着後、ピックアップ装置20の上方移動及び水平移動を段階的に、或いは同時並行的に行うことになる。
Next, in a state where the picked-up state is maintained, the
マウント先位置の略上部(仮位置:正確なマウント目的位置の近傍のこと)にピックアップ装置20(及びこの先端に吸着されたチップ3)が到達した時点で搬送機構40は水平移動を停止し、マウント先位置に向けて降下を始める(同図(d−2))。
When the pickup device 20 (and the
一方、搬送機構40がチップ3の突起(パット)部32が十分降下を完了するまでに、第2液滴湧出機構70がシリンジ72を通じてその先端部の針74から、第2の液滴76を積層済チップ3の上面に表出しているバンプ部73上に(代替的に、バンプ部73が下面にあるときには、パット部32上に:図示しない)湧出させる(図4(e))。
On the other hand, the second
搬送機構40が(チップ3の)突起(パット)部32をさらに降下させると、第2の液滴76が突起(パット)部32の下面に当接する。この際、第2の液滴76は4箇所設定してあるので、吸着力も当該液滴が単独の場合の略4倍の強度があることになる。したがって、第1の液滴26による吸着力に打ち勝って突起(パット)部32を(したがってチップ3を)マウント先側(同図の73側、すなわち下方)に剥ぎ取ることが可能となる。この場合、代替的に、第2の液滴76の表面張力が比較的大きな材質の液滴とする方法、加熱機構50によって第1の液滴26を加熱蒸発させてピックアップ用液滴26の吸着力を霧散させる方法、減圧機構60によって第1の液滴26の周囲一定範囲を減圧して第1の液滴26の蒸発を促進することでピックアップ用の吸着力を霧散させる方法、(図示しない)風力発生機構から風力を噴出させて液滴26をとばすことで吸着力を除去する方法等を、それぞれ代替的に、或いは組み合わせて用いても良く、これら総ての場合を本願発明は技術的思想として包摂するものである。
When the
こうしてチップ3のピックアップ吸着が解かれ突起(パット)部32が第2の液滴76によってのみ吸着されている状態になると、略瞬間的に、液滴76の表面張力が作用する。すなわち、当該液滴76に対する突起(パット)部32下面表面の親液性も相俟って、かかる表面張力が最小化する方向に力が作用して突起(パット)部32が瞬間的に移動される(同図(f))。換言すれば、正しい精密なマウント位置近傍に仮置きされた位置(仮位置、すなわち同図(f)の「C」位置)から、当該表面張力が最小化される位置(本位置、すなわち同図(f)の「D」位置)まで移動させる力が作用する。これによって液滴76の表面張力によってマウントの正確な位置にまで移動せしむることが可能となる。
When the pick-up suction of the
なお、この場合、上記したようなパッシベーション部34をパット部32の周囲にさらに備えた構成の場合であってもよく、この構成の場合には、上述したように、マウント用液滴76に対しては、突起(パット)部32と吸着しようとする力とともに、パッシベーション部34から離れようとする力が働くので、液滴の表面張力を利用したアラインメントという本願の技術的思想は一層効率よく達成されることになる。
In this case, a configuration in which the
次に図6(f)において、こうして精密な位置にまで移動された突起(パット)部32、したがってチップ3の位置を(図示しない)固定装置によって固定し、この固定位置を仮に保持したまま、所望枚数のチップ分、上記の積層動作を繰り返す。チップが所望枚数積層され、それぞれが第2の液滴76によって正確・精密な位置に仮固定されている状態で、先に説明したいずれかの手段によって第2の液滴76の吸着力を除去する。したがって、突起(パット)部32、したがってチップ3は正規の精密なマウント位置にマウントされて、一連の(ピックアップ、)アラインメント、マウントの動作を完了する(同図(g))。
Next, in FIG. 6 (f), the protrusion (pad)
図7は、図6の動作を断面的に説明するための図である。同図についての説明は上記をもって換える。 FIG. 7 is a view for explaining the operation of FIG. 6 in cross section. The explanation for this figure will be changed as described above.
以上詳細に説明したように、本願のチップマウント装置によれば、ピックアップ用液滴(第1の液滴)を用いてピックアップされ搬送機構によって移動された小片(たとえば半導体チップ)をマウント目的場所にマウントする際に、複数のシリンジから針を通じてバンプ或いはパット(代替的にマウント面ノズル)上に湧出されたマウント用液滴(第2の液滴)上に小片が仮位置で載置されると、マウント対象である小片の下面のパット或いはバンプは同一直線上にはない少なくとも3点を含む複数点が配置される第1パターンに沿って形成・配置され、マウント先であるバンプ或いはパット(代替的にノズル)は第1パターンに対応した配置を持つ第2パターンに沿って形成・配置されるため、マウント用液滴(第2の液滴)上に小片が仮位置で載置されると同時に、小片下面に配置されたパット或いはバンプの有するマウント用液滴に対する親液性(代替的に、チップがパッシベーション部をも有する場合には、パット部の親液性及びパッシベーション部の撥液性)によって当該マウント用液滴にはその表面張力を最小化する方向に力が働く。したがって、平行しない平面座標位置を画し得る二軸によって液滴の表面張力の力の方向を特定することが可能となり、これにより、本来のマウント位置からずれた場所(仮位置)に仮載置されても、本来の場所にまで液滴の表面張力を利用して小片を数ミクロン単位の精密度で自動的に移動させることが可能となる。 As described above in detail, according to the chip mounting apparatus of the present application, a small piece (for example, a semiconductor chip) picked up using the pickup droplet (first droplet) and moved by the transport mechanism is used as the mount destination. When mounting, a small piece is placed at a temporary position on a mounting droplet (second droplet) springed out from a plurality of syringes through a needle onto a bump or pad (alternatively, a mounting surface nozzle). The pad or bump on the bottom surface of the small piece to be mounted is formed and arranged along the first pattern in which a plurality of points including at least three points that are not on the same straight line are arranged, and the bump or pad that is the mounting destination (alternative The nozzle) is formed and arranged along the second pattern having an arrangement corresponding to the first pattern, so that a small piece is temporarily placed on the mounting droplet (second droplet). The lyophilicity to the mounting droplets of the pads or bumps placed on the lower surface of the small piece at the same time (alternatively, if the chip also has a passivation part, the lyophilicity of the pad part) In addition, due to the liquid repellency of the passivation portion, a force acts on the mount droplet in a direction that minimizes the surface tension. Therefore, it is possible to specify the direction of the surface tension force of the droplet by two axes that can define a plane coordinate position that is not parallel, thereby temporarily placing the liquid crystal in a place (temporary position) that is deviated from the original mount position. Even so, it is possible to automatically move the small pieces to the original location with a precision of several microns using the surface tension of the droplets.
換言すれば、第1のパターンと第2のパターンとを精密なレベルで予め形成しておくことで、マウント用液滴に小片が載った際に働く表面張力の方向を平面座標的に制御することができる。これに加えて、かかるマウント用液滴は複数存在するから、マウント用液滴によるチップの吸着力を液滴が単数の場合に比して増大させ、この力によってピックアップ用液滴の吸着力からマウント対象チップを剥ぎ取ることが容易化することとなる。このとき、たとえば、マウント用液滴の表面張力をピックアップ用液滴の表面張力よりも大きなものとする、ピックアップ用液滴を加熱装置によって加熱蒸発させる、ピックアップ用液滴周囲を減圧するなどを適宜選択的に、もしくは組み合わせて、用いるように構成しても良い。このように構成された場合には、所望のマウント先のマウント用液滴の表面張力がピックアップ用液滴の表面張力に勝るため(或いはピックアップ用液滴の表面張力が霧散するため)に、ピックアップされていたチップはピックアップ用液滴からそぎ取られて所望のマウント先であるマウント用液滴部位においてリリースされることとなり、極薄チップの多層化において、ピックアップのみならずリリース動作も、チップの反りや破損を生ずることない上に、容易に行えることとなる。これにより、マウント目的位置でのマウント動作を安定的かつ確実に完了することができる。 In other words, by forming the first pattern and the second pattern in advance at a precise level, the direction of the surface tension acting when the small piece is placed on the mount droplet is controlled in a plane coordinate. be able to. In addition, since there are a plurality of such mounting droplets, the suction force of the chip by the mounting droplets is increased as compared to the case of a single droplet. It becomes easy to peel off the mount target chip. At this time, for example, the surface tension of the mounting droplet is set to be larger than the surface tension of the pickup droplet, the pickup droplet is heated and evaporated by a heating device, the pressure around the pickup droplet is reduced, etc. It may be configured to be used selectively or in combination. In the case of such a configuration, since the surface tension of the mounting droplet at the desired mounting destination is superior to the surface tension of the pickup droplet (or because the surface tension of the pickup droplet is scattered), the pickup The chip that has been removed is scraped off from the pickup droplet and released at the mounting droplet site, which is the desired mounting destination. It does not cause warping or breakage and can be easily performed. Thereby, the mounting operation at the mounting target position can be completed stably and reliably.
したがって、ピックアップされた小片を所望位置まで搬送し、マウントする際の所望のアラインメント動作を精密に制御することができる。したがって、真空吸着によった場合には反りや破損の生ずるような極薄チップを対象としてピックアップ動作を行う場合においても、チップへの余分な応力を発生させることを防止し、チップの反りや破損を防ぎつつ、精密なアラインメントを伴ったマウント動作が可能となる。 Therefore, it is possible to precisely control a desired alignment operation when the picked-up piece is transported to a desired position and mounted. Therefore, even when picking up an extremely thin chip that is warped or damaged by vacuum suction, it prevents excessive stress from being generated on the chip, and warps or breaks the chip. This makes it possible to mount with precise alignment.
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
また、上述したものは本願に係る技術思想を具現化するための実施形態の一例を示したにすぎないものであり、他の実施形態でも本願に係る技術思想を適用することが可能である。 Moreover, what was mentioned above only showed an example of embodiment for embodying the technical idea which concerns on this application, and the technical idea which concerns on this application is applicable also to other embodiment.
さらにまた、本願発明を用いて生産される装置、方法、システムが、その2次的生産品に登載されて商品化された場合であっても、本願発明の価値は何ら減ずるものではない。 Furthermore, even if an apparatus, a method, and a system that are produced using the invention of the present application are listed as a secondary product and commercialized, the value of the invention of the present application is not reduced at all.
本発明に係るチップマウント装置及びチップマウント方法によれば、小片のピックアップ及びリリースを、真空吸着ではなく、水その他の液体の表面張力を用いて行うのみならず、小片のマウント動作について、マウントに係る液滴との間で親液性を有するバンプ或いはパットを予め平面上2軸による座標上にとられる少なくとも3点を持った第1パターン、第2パターンに沿って配置し(場合により、さらに撥液性を有するパッシベーション部をこのパットの周囲に配置し)、この第1パターンと第2パターンとを精密に予め対応させておく(たとえば一致させておく)ことで、表面張力が最小化される方向に働くことによる動きを、予めパターンにより設定しておいた精密な平面的位置に収束させるという制御を行い得る。これにより、小片についての液滴の表面張力を利用したマウントの際におけるアラインメントを精密に制御することが可能となる。したがって、極薄チップを積層する半導体チップの製造産業において、チップの反りや破損を防止した精密な製造が可能となり、この効果は、半導体製造産業にとどまらず、情報産業、電気器具産業等を初めとする、半導体を用いた二次的製品を製造・使用するあらゆる産業にとって、非常な有益性をもたらすものである。 According to the chip mounting apparatus and the chip mounting method according to the present invention, not only the picking up and releasing of the small pieces are performed by using the surface tension of water or other liquid, but also the mounting operation of the small pieces. Bumps or pads having lyophilicity with such droplets are arranged in advance along the first pattern and the second pattern having at least three points taken on the coordinates of two axes on the plane (in some cases, further The surface tension is minimized by placing a liquid-repellent passivation portion around the pad and precisely matching (for example, matching) the first pattern and the second pattern in advance. It is possible to perform control so that the movement caused by the movement in a certain direction is converged to a precise planar position set in advance by a pattern. This makes it possible to precisely control alignment during mounting using the surface tension of the droplets of the small pieces. Therefore, in the manufacturing industry of semiconductor chips in which ultra-thin chips are stacked, precise manufacturing that prevents warping and breakage of the chips is possible, and this effect is not limited to the semiconductor manufacturing industry, but also in the information industry, electrical appliance industry, etc. It is extremely beneficial for all industries that manufacture and use secondary products using semiconductors.
1 チップマウント装置
3 チップ
7 マウント目的箇所
10 全体制御部
20 ピックアップ装置
20A ピックアップノズル
22 第1の液滴生成機構
24 第1の液滴懸垂機構
26 第1の液滴
32 突起(パット)部
34 パッシベーション部
40 搬送機構
50 加熱機構
60 減圧機構
70 第2液滴湧出機構
72 シリンジ
73 ノズル
74 針
76 第2の液滴
DESCRIPTION OF
Claims (16)
搬送元位置に所在するマウント対象であるチップの裏面を第1の液滴によって吸着する第1の液滴吸着機構と、
前記第1の液滴によって吸着されたチップを当該吸着状態を保持したまま前記搬送元位置から搬送先位置まで移動させる移動機構と、
前記搬送先位置において、既積層済みチップの裏面に前記第1パターンに沿って配置されているパット上もしくはマウント場所上の前記第1パターンに沿って配置されたノズル上に第2の液滴を垂らす第2の液滴湧出機構と、
マウント対象チップであって前記第1パターンと対応する第2パターンに沿ってバンプが表面に配置されるチップを、当該表面を下向きにして前記積層済みチップの裏面に向けて降下させて、対応するパットとバンプとが前記第2の液滴を介して該第2の液滴の表面張力が安定化する位置で保持する機構と、
所望の積層数チップが積層された時点で前記第2の液滴を除去する除去機構と
を具備することを特徴とするマウント装置。 A chip having bumps arranged at predetermined positions including at least three points not on the same straight line on the surface and pads on the back surface arranged at least three points (first pattern) not on the same straight line. In the stacking mounting device,
A first droplet adsorbing mechanism for adsorbing a back surface of a chip to be mounted located at a transfer source position with a first droplet;
A moving mechanism for moving the chip adsorbed by the first droplet from the conveyance source position to the conveyance destination position while maintaining the adsorption state;
At the transport destination position, the second droplet is applied on the pad arranged along the first pattern on the back surface of the already stacked chip or on the nozzle arranged along the first pattern on the mount location. A second drop spill mechanism that hangs;
A chip to be mounted that has bumps arranged on the front surface along the second pattern corresponding to the first pattern is lowered by facing down the surface toward the back surface of the stacked chip. A mechanism in which the pad and the bump are held at a position where the surface tension of the second droplet is stabilized via the second droplet;
And a removing mechanism that removes the second droplet when a desired number of stacked chips are stacked.
搬送元位置に所在するマウント対象であるチップの表面を第1の液滴によって吸着する第1の液滴吸着機構と、
前記第1の液滴によって吸着されたチップを当該吸着状態を保持したまま前記搬送元位置から搬送先位置まで移動させる移動機構と、
前記搬送先位置において、既積層済みチップの表面に前記第1パターンに沿って配置されているバンプ上もしくはマウント場所上の前記第1パターンに沿って配置されたノズル上に第2の液滴を垂らす第2の液滴湧出機構と、
マウント対象チップであって前記第2パターンに沿ってパットが裏面に配置されるチップを、裏面を下向きにして前記積層済みチップの表面に向けて降下させて、対応するバンプとパットとが前記第2の液滴を介して該第2の液滴の表面張力が安定化する位置で保持する機構と、
所望の積層数チップが積層された時点で前記第2の液滴を除去する除去機構と
を具備することを特徴とするマウント装置。 There are bumps arranged on the surface at least three points (first pattern) that are not collinear, and at least three points that are not collinear at the second pattern position corresponding to the first pattern. In a mounting apparatus for stacking chips to be mounted having a placed pad on the back surface,
A first droplet adsorbing mechanism for adsorbing the surface of the chip to be mounted located at the transfer source position with the first droplet;
A moving mechanism for moving the chip adsorbed by the first droplet from the conveyance source position to the conveyance destination position while maintaining the adsorption state;
At the transport destination position, the second droplet is applied onto the bumps arranged along the first pattern on the surface of the already stacked chip or the nozzles arranged along the first pattern on the mount location. A second drop spill mechanism that hangs;
A chip to be mounted that has a pad disposed on the back surface along the second pattern is lowered toward the surface of the stacked chip with the back surface facing downward, and the corresponding bump and pad are A mechanism for holding at a position where the surface tension of the second droplet is stabilized via two droplets;
And a removing mechanism that removes the second droplet when a desired number of stacked chips are stacked.
前記第1の液滴に対してEWOD(Electrowetting on Dielectric)による制御を行うための互いに絶縁された2つの電極が前記第1の液滴吸着機構に設置され、及び/または、
前記第2の液滴に対してEWOD(Electrowetting on Dielectric)による制御を行うための互いに絶縁された2つの電極が前記バンプもしくはパット、或いはノズルに設置される
ことを特徴とするマウント装置。 The mounting apparatus according to claim 1 or 2,
Two electrodes insulated from each other for controlling the first droplet by EWOD (Electrowetting on Dielectric) are installed in the first droplet adsorption mechanism, and / or
2. A mounting device, wherein two electrodes insulated from each other for controlling the second droplet by EWOD (Electrowetting on Dielectric) are installed on the bump, pad, or nozzle.
前記第1の液滴によって吸着された状態を保って前記マウント対象チップを搬送先位置まで移動させ、
前記搬送先位置において裏面を上にして既に積層されている積層済チップの前記第1パターンに沿って配置されたパット上もしくはマウント場所上の前記第1パターンに沿って配置されたノズル上に第2の液滴を垂らし、
前記搬送先位置近傍から前記マウント対象チップを前記積層済チップに向けて降下させ、前記第1パターンと対応する第2パターンに沿って配置される前記マウント対象チップの下面のバンプが前記第2の液滴に吸着すると当該降下を止め、
前記第2の液滴の表面張力が安定化する位置で前記マウント対象チップを保持し、
所望の積層数だけマウント対象チップが積層された時点で前記第2の液滴を除去する
ことを特徴とするマウント方法。 Mount target having bumps arranged on the surface including at least three points not in the same straight line on the surface, and pads placed on the back surface in at least three points (first pattern) positions not in the same straight line The chip is adsorbed by the first droplet with the back side up,
Keeping the state of being adsorbed by the first droplet, moving the mount target chip to the transport destination position;
On the pad arranged along the first pattern of the stacked chips already laminated with the back surface up at the transport destination position, or on the nozzle arranged along the first pattern on the mount location. Drop two drops,
The mount target chip is lowered from the vicinity of the transport destination position toward the stacked chip, and the bumps on the lower surface of the mount target chip arranged along the second pattern corresponding to the first pattern are the second Stops the descent when adsorbed to the droplet,
Holding the chip to be mounted at a position where the surface tension of the second droplet is stabilized,
A mounting method comprising: removing the second droplet when a mount target chip is stacked in a desired number of layers.
前記第1の液滴によって吸着された状態を保って前記マウント対象チップを搬送先位置まで移動させ、
前記搬送先位置において表面を上にして既に積層されている積層済チップの前記第1パターンに沿って配置されたバンプ上もしくはマウント場所上の前記第1パターンに沿って配置されたノズル上に第2の液滴を垂らし、
前記搬送先位置近傍から前記マウント対象チップを前記積層済チップに向けて降下させ、前記第2パターンに沿って配置される前記マウント対象チップの下面のパットが前記第2の液滴に吸着すると当該降下を止め、
前記第2の液滴の表面張力が安定化する位置で前記マウント対象チップを保持し、
所望の積層数だけマウント対象チップが積層された時点で前記第2の液滴を除去する
ことを特徴とするマウント方法。 There are bumps arranged on the surface at least three points (first pattern) that are not collinear, and at least three points that are not collinear at the second pattern position corresponding to the first pattern. A chip to be mounted having a placed pad on the back side is adsorbed by the first droplet with the front side facing up,
Keeping the state of being adsorbed by the first droplet, moving the mount target chip to the transport destination position;
First, on the bumps arranged along the first pattern of the stacked chip already laminated with the surface facing up at the transport destination position or on the nozzle arranged along the first pattern on the mount location. Drop two drops,
When the mount target chip is lowered from the vicinity of the transfer destination position toward the stacked chip, and a pad on the lower surface of the mount target chip arranged along the second pattern is adsorbed to the second droplet Stop descent,
Holding the mount target chip at a position where the surface tension of the second droplet is stabilized;
A mounting method comprising: removing the second droplet when a mount target chip is stacked in a desired number of layers.
前記第1の液滴吸着機構に設置された互いに絶縁された2つの電極により前記第1の液滴に対してEWOD(Electrowetting on Dielectric)による制御が与えられ、及び/または、
前記バンプもしくはパット、或いはノズルに設置される互いに絶縁された2つの電極により前記第2の液滴に対してEWOD(Electrowetting on Dielectric)による制御が与えられる
ことを特徴とするマウント方法。 The mounting method according to claim 9 or 10,
EWOD (Electrowetting on Dielectric) control is given to the first droplet by two electrodes insulated from each other installed in the first droplet adsorption mechanism, and / or
A mounting method, wherein the second droplet is controlled by EWOD (Electrowetting on Dielectric) by two electrodes insulated from each other on the bump or pad or nozzle.
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---|---|---|---|
JP2007215554A JP2009049261A (en) | 2007-08-22 | 2007-08-22 | Mounting device and mounting method |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007215554A JP2009049261A (en) | 2007-08-22 | 2007-08-22 | Mounting device and mounting method |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2881980A1 (en) * | 2013-12-06 | 2015-06-10 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Method and apparatus for assembling a component with a flexible foil, as well as the assembled product |
-
2007
- 2007-08-22 JP JP2007215554A patent/JP2009049261A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2881980A1 (en) * | 2013-12-06 | 2015-06-10 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Method and apparatus for assembling a component with a flexible foil, as well as the assembled product |
WO2015084164A1 (en) * | 2013-12-06 | 2015-06-11 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | Method and apparatus for assembling a component with a flexible foil, as well as the assembled product |
US9918392B2 (en) | 2013-12-06 | 2018-03-13 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | Method and apparatus for assembling a component with a flexible foil, as well as the assembled product |
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